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靶向,切除–使用CRISPR治癒HIV自從1980年代發現以來,人類免疫缺陷病毒(HIV)由於具有誘導免疫系統衰竭的能力,席捲了醫學界,使機會性感染和癌症變得更加危及生命。當前,治療HIV的主要形式是抗逆轉錄病毒藥物,其針對病毒的各種機制以阻止其複製。儘管這是一種有效的方法,可以控制病情並將病毒載量保持在無法檢測的低水平,但這不是治癒方法。在正在研究的各種T細胞和基因療法中,作為HIV的替代治療選擇,聚集的規則散布的短回文重複序列(CRISPR)是最突出的方法之一。CRISPR / CRISPR相關的9(CRISPR / Cas9)蛋白複合物用於靶向基因組的一部分,通常用於誘導雙鏈斷裂,然後通過易錯的非同源連接修復,從而導致沉默/剔除基因組的那一部分。已經對該技術進行了各種目標研究,以確定其在減少HIV複製方面的有效性。
在許多淋巴細胞的表面發現5型C-C趨化因子受體(CCR5)。它們屬於七個跨膜蛋白家族,它們與G蛋白偶聯,具有許多重要的信號受體。這些受體通常存在於幼稚T細胞,成熟T細胞,一些淋巴細胞,一些神經細胞和上皮細胞中。CCR5是在「膜筏微區」中發現的,據信這種定位不僅有助於細胞的趨化性,還有助於HIV進入細胞。在一項研究中,通過免疫螢光顯示,這些脂質筏中的CCR5分子與CD4 +糖蛋白緊密相關,從而使HIV分子與這些共受體結合,從而使其進入細胞(Steffens&Hope,2003年)。這種受體與CD4 +一起,在HIV的感染機制中起著至關重要的作用。CCR5是消融以消滅HIV的有用靶點(Lopalco,2010)(Alkhatib,2009)。在中國,作為針對HIV感染患者的治療計劃的一部分,將CRISPR / Cas9基因編輯的造血幹細胞同種異體移植到HIV-1和急性淋巴細胞白血病患者中。以前的研究表明,只有具有CCR5Δ32突變的人才對HIV產生天然抗藥性,這導致CCR5變小或被內在化,從而阻止了病毒的結合(Paoli,2013)。長期以來,人們一直在嘗試在人CD4 + T細胞中敲除CCR5,但它始終效率低下且脫靶效應很高,因此從未許可。
2019年開發了一種最佳的CRISPR-Cas9系統,通過設計和篩選從第一個外顯子到CCR5Δ32突變位點的單個嚮導RNA(sgRNA)來消融CCR5,並使用多種篩選工具消除了非特異性結合位點。該方案用於破壞用於幹細胞移植的造血祖細胞中CCR5的表達。這導致CCR5 indel突變,效率約為18%。由於存在與該移植物的長期持久性相關的不確定性,因此也轉染了CD34–細胞。
移植後的19個月中,確定骨髓中有5.2%至8.28%的細胞耗盡了CCR5。由於CD34主要存在於早期造血細胞中,並且在一系列不同的成熟淋巴細胞中可見到CCR5耗竭。該實施例說明祖細胞造血幹細胞的成功移植是可能的。移植後7個月,停止了抗逆轉錄病毒療法(ART)以測試CRISPR編輯的細胞的持久性。在此期間,CCR5破壞的細胞水平升至峰值4.39%。但是,在此期間病毒載量也開始增加,因此恢復了抗病毒治療。儘管CRISPR / Cas 9的這種用法無法根除HIV,但它表明隨著選擇CCR5敲除細胞的可能系統的開發,移植效率可能會提高,從而消除了控制ART的需要病毒載量。
除了靶向HIV感染的細胞外,該病毒本身也被視為目標靶標。HIV具有一個較長的末端重複序列(LTR),該序列編碼其啟動子。通過靶向原病毒中的該區域,已嘗試消除感染。CRISPR / Cas9被Ebina等人使用。(2013年)以體外針對HIV-1病毒的LTR區為目標。這項研究專門針對NFκB結合盒,導致抑制HIV轉錄和複製。